新規光/電子機能媒体としてのナノヘテロ構造高分子擬固体の研究と光電変換への応用

纳米异质结构聚合物赝固体作为新型光电子功能介质的研究及其在光电转换中的应用

• 批准号: 15033208
• 负责人: 金子 正夫
• 金额: $ 2.82万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15033208/
• 关键词: 多糖類固体; 自然対流; 分子拡散; 光電子移動; ルテニウムビピリジン錯体; メチルビオロゲン; 色素増感太陽電池; 交流インピーダンス解析; 電荷移動媒体; 光電子移動反応; アガロース; カラゲニン; 動的機構; 静的機構

本研究者が明らかにしているように,水を多量に含みながら,3次元的に架橋したヘリックスからなるナノヘテロ構造を持ち,硬く弾力性のある材料を作る多糖類固体中においては,高速分子拡散や電荷伝搬が起こるので,新規な光/電子機能のための固体媒体としての応用が期待される.そのための基礎的研究と,色素増感太陽電池への応用を行った.1)ミクロには液体でありながら固体状態を取る多糖類の基礎的な性質を調べた.アガロースやカラゲニンなどの固体中では分子は自由に拡散するが,自然対流が全く起こらないことを明らかにした.2)この固体中では増感剤の光励起状態から電子受容体への電子移動が水溶液中と同じに起こることをすでに見出している.ここではさらに,このような固体状態でのRu(bpy)_3^<2+>からメチルビオロゲンへの光電子移動において,光定常状態における平衡がどのように変わるかを研究した.光照射下でのin situ可視部吸収スペクトルをダイオードアレーで測定できるように工夫し,光定常下でのビオロゲンカチオンラジカル(MV^+)濃度を測定した.水を多量に含むアガロース固体中では,MV^+の定常濃度が増加する速度は遅いが,光定常状態ではMV^+濃度が水溶液中よりずっと大きい事が明らかとなった.3)本多糖類固体中にヨウ素系レドックス剤有機溶液を取り込んで電解質固体として用い,色素増感太陽電池を構成,液体系とほぼ同じ光電変換効率を示すことを明らかにした.交流インピーダンス法による解析により,二酸化チタン多孔質膜/電解質相界面,二酸化チタン内部,対極白金/電解質相界面,および電解質相内部の電荷伝搬は,液体型と固体型とほぼ同等なことを明らかにした.

The researchers が Ming ら か に し て い る よ う に, water を に contain abundant み な が ら, three yuan に bridging し た ヘ リ ッ ク ス か ら な る ナ ノ ヘ テ ロ tectonic を ち to have, hard く 弾 force sexual の あ る materials を る polysaccharide in solid に お い て は, high molecular company, scattered や charge 伝 move since が こ る の で, new rules な light/electronic function の た め の solid media と し て の 応 with が expect さ れ る. そ の た め based research と の, pigment rights are solar battery へ の 応 line with を っ た. 1) ミ ク ロ に は liquid で あ り な が ら solid state を take る polysaccharide の based nature of な を adjustable べ た. ア ガ ロ ー ス や カ ラ ゲ ニ ン な ど の solid で は molecular は free に company, scattered す る が, natural flow が く up all seaborne こ ら な い こ と を Ming ら か に し た. 2) こ の solid で は rights are tonic の light excitation state か ら electronic by the capacity of body へ の electronic mobile が と in aqueous solution with じ に up こ る こ と を す で に shows し て い る. こ こ で は さ ら に, こ の よ う な solid state で の Ru (bpy) _3 ^ 2 + < > か ら メ チ ル ビ オ ロ ゲ ン へ の photoelectron mobile に お い て, The stationary state of light における equilibrium が ように ように variable わる を を studies た た. Under the light irradiation で の in situ visualization of suction 収 ス ペ ク ト ル を ダ イ オ ー ド ア レ ー で determination で き る よ う に time し, light under the constant で の ビ オ ロ ゲ ン カ チ オ ン ラ ジ カ ル (MV ^ +) concentration determination を し た. Water を に contain abundant む ア ガ ロ ー ス solid で は, MV ^ + の constant concentration が raised す る speed は 遅 い が, light steady state で は MV が ^ + concentration in aqueous solution, よ り ず っ と big き い matter が Ming ら か と な っ た. 3) this polysaccharide solid に ヨ ウ element is レ ド ッ ク ス を take tonic organic solution り 込 ん で solid electrolyte と し て in い, pigment rights Solar cell を composition, fluid system と ほ ぼ with じ photoelectric - in sharper rate を shown す こ と を Ming ら か に し た. Method of ac イ ン ピ ー ダ ン ス に よ る parsing に よ り, two acidification チ タ ン porous membrane/electrolyte interface, two acidification チ タ ン inside, a platinum seaborne/electrolyte interface, お よ internal の charge 伝 move は び electrolyte, liquid type と solid type と ほ ぼ equal な こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

金子正夫: "色素増感太陽電池及び太陽電池の最前線と将来展望,第8章第2節,高分子含水擬固体の電解質媒体としての特性と応用"情報機構. 199 (2003)

Masao Kaneko：“染料敏化太阳能电池和太阳能电池的前沿和未来前景，第 8 章第 2 节，聚合物水合假固体作为电解质介质的特性和应用”，信息技术机构 199 (2003)。

色素増感太陽電池の動作機構と固体化

染料敏化太阳能电池的工作机理及固化

• 发表时间: 2004
• 期刊: 応用物理 73
• 作者: 大塩寛紀;金子正夫;大塩 寛紀;金子正夫
• 通讯作者: 金子正夫

T.Shoji et al.: "Quasi-Solid Medium for Photoinduced Charge Separation"J.Photochem.Photobiol.. 161. 119-124 (2002)

T.Shoji 等：“用于光诱导电荷分离的准固体介质”J.Photochem.Photobiol.. 161. 119-124 (2002)

窒素含有化合物の光分解方法

含氮化合物的光分解方法

• 发表时间: 2004

Investigation of Photostationary State of Chromophor/Aceptor and Related Multistep Electron Relay by in situ Visible Avsorpotion Spectroscopy

原位可见光吸附光谱研究发色团/受体的光稳态及相关多步电子中继

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Photochem.Photobiol.A : Chemistry 169
• 作者: M.Kaneko;K.Suzuki;Y.Kaburagi
• 通讯作者: Y.Kaburagi